[发明专利]含氯氧化镍纳米颗粒作为空穴传输层的钙钛矿电池及其制备方法

说明书

本发明公开了含氯氧化镍纳米颗粒作为空穴传输层的钙钛矿电池及其制备方法；所述钙钛矿电池以含氯氧化镍纳米颗粒作为空穴传输层，制备方法中以氯化铵提供氯源，使得制备出的空穴传输层的含氯氧化镍纳米颗粒尺寸控制在10nm以下；通过该方法使得氯离子吸附在氧化镍表面，氧化镍与氯原子成为一体，当钙钛矿电池使用时，氯离子一方面可以减少氧化镍薄膜的缺陷态，提高其对空穴的提取速率；另一方面氧化镍表面的氯离子可以钝化空穴传输层与钙钛矿层的界面，使电子空穴的复合显著减少，从而实现电荷的高效传输，提高电池电流密度。

【技术领域】

本发明属于钙钛矿电池领域，具体为含氯氧化镍纳米颗粒作为空穴传输层的钙钛矿电池及其制备方法。

【背景技术】

近些年来，基于有机无机杂化钙钛矿材料的太阳电池在光伏领域显示出巨大的吸引力和广阔的发展前景。钙钛矿太阳电池具体工作原理为：钙钛矿吸收光产生的电子-空穴对在界面处分离，通过空穴传输层和电子传输层收集到正负两极，再进行通路连接形成电流，实现对外做功。因此寻找一种高效的载流子传输媒介，并解决电子空穴在传输过程中的复合问题成为提高钙钛矿电池性能的有效途径。

现有技术中，一方面光生载流子在传输过程中会由于传输层材料自身性质，在其表面和内部造成不可避免的复合，产生电压或电流损失。另一方面各个功能层材料在制备过程中难免会存在缺陷，在这些薄膜内部和界面缺陷处容易形成载流子俘获及复合中心，使电子空穴在传输过程中的复合几率增大，降低器件的光生电流；这些都影响了电池的性能。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供含氯氧化镍纳米颗粒作为空穴传输层的钙钛矿电池及其制备方法；该钙钛矿电池以含氯氧化镍纳米颗粒作为空穴传输层，提高电池性能。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

含氯氧化镍纳米颗粒作为空穴传输层的钙钛矿电池，所述钙钛矿电池从下至上依次为透明导电玻璃、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、修饰层和电极；其中空穴传输层由平均颗粒尺寸≤10nm的含氯氧化镍纳米颗粒组成；含氯氧化镍纳米颗粒以氧化镍为中心，氧化镍表面吸附有氯离子。

优选的，制备含氯氧化镍的纳米颗粒由氯化铵提供氯源。

含氯氧化镍纳米颗粒作为空穴传输层的钙钛矿电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备含氯氧化镍纳米颗粒分散液；

将六水硝酸镍、尿素和氯化铵溶解于水中，制得前驱体溶液；将前驱体溶液依次经过沉淀、离心、干燥和煅烧后，制得含氯氧化镍的纳米颗粒，将含氯氧化镍的纳米颗粒溶解于异丙醇和超纯水的混合溶液中制得含氯氧化镍纳米颗粒分散液；

步骤2、清洗并吹干FTO基底玻璃，制得FTO玻璃衬底；

步骤3、将步骤1制备的含氯氧化镍纳米颗粒分散液涂布在FTO玻璃衬底上，制得空穴传输层；

步骤4、在空穴传输层上制备钙钛矿吸收层；

步骤5、在钙钛矿吸收层上制备电子传输层；

步骤6、在电子传输层上蒸镀修饰层；

步骤7、在修饰层上蒸镀电极。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤1中，六水硝酸镍、尿素和氯化铵的摩尔比为1:(2-6):1；将前驱体溶液干燥后得到前驱体沉淀，前驱体沉淀离心后将离心产物干燥，研磨干燥产物后煅烧，研磨煅烧产物制得含氯氧化镍的纳米颗粒；异丙醇和超纯水按照体积比1:3混合制得混合溶液；含氯氧化镍纳米颗粒分散液的浓度为10～20mg/mL。